JP4593276B2 - Transceiver device for use in a multi-frequency communication system, base station for multi-frequency communication system, method for using transceiver device, method for transmitting / receiving multi-frequency signals in multi-frequency communication system - Google Patents
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Description
本発明は、信号プロセッサ、周波数変換回路、アンテナ・スイッチ、および少なくとも１つのアンテナを有するアンテナ端末を備える、多周波通信システム中で使用するためのトランシーバ装置に関する。さらに、本発明は、このトランシーバ装置を備える多周波通信システムの基地局に関する。本発明はまた、信号プロセッサ中で信号を処理するステップと、周波数変換回路中で信号の周波数変換を行うステップと、アンテナ・スイッチによってアンテナ端末を動作させるステップと、このアンテナ端末の少なくとも１つのアンテナを用いて信号を送受信するステップとを含む、トランシーバ装置の使用方法、ならびに多周波通信システム中で多周波信号を送受信する方法に関する。 The present invention relates to a transceiver device for use in a multi-frequency communication system comprising a signal processor, a frequency conversion circuit, an antenna switch, and an antenna terminal having at least one antenna. Furthermore, this invention relates to the base station of a multifrequency communication system provided with this transceiver apparatus. The invention also includes processing a signal in a signal processor, performing frequency conversion of the signal in a frequency conversion circuit, operating the antenna terminal with an antenna switch, and at least one antenna of the antenna terminal. And a method for transmitting and receiving a multi-frequency signal in a multi-frequency communication system.
多周波通信システムは、とりわけモバイル・ユーザに遠隔通信を提供するために、あるいはＰＣＮ（Personal Computer Networkパーソナル・コンピュータ・ネットワーク）、ＤＣＳ（Digital Communication Systemデジタル通信システム）、またはＧＳＭ（Global Systems of Mobile Communication欧州移動電話システム）の現代または将来の用途のために現在、広範囲に使用されている。多周波通信システムは、デジタルＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access時分割多重接続）、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access周波数分割多重接続）、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access符号分割多重接続）などの様々な移動電話規格またはセルラ・システムのユーザのためのセルラ無線周波数（ＲＦ）システムにおいて特に普及している。この多様なシステム規格のことを、以下ではモードと呼んでいる。 Multi-frequency communication systems are among other things to provide telecommunications to mobile users, or PCN (Personal Computer Network personal computer network), DCS (Digital Communication System digital communication system), or GSM (Global Systems of Mobile Communication). Currently used extensively for modern or future applications of European mobile telephone systems. Multi-frequency communication systems include various mobile telephone standards such as digital TDMA (Time Division Multiple Access), FDMA (Frequency Division Multiple Access) and CDMA (Code Division Multiple Access). It is particularly popular in cellular radio frequency (RF) systems for users of cellular systems. These various system standards are called modes below.
これらの参照されているシステムは通常、単一の周波数帯域または複数の周波数帯域上で動作する。後者を、以下では多周波通信システムと呼んでいる。これらの周波数は通常、無線周波数であり、そのうち最も普及しているものが、９００ＭＨｚ帯域、１８００ＭＨｚ帯域、または１９００ＭＨｚ帯域である。帯域ごとに限られた数の搬送波周波数しか使用可能ではなく、ここで、各搬送波周波数は通常、信号伝送のために３０ＫＨｚの幅の帯域を提供する。これらの搬送波周波数は、その周波数スペクトルのリソースが限られており、これにより、多周波通信システム中のどのようなトランシーバ装置または基地局の最大ユーザ容量にも基本的な制限が課される。一般的に、指向性の放射線ビームを生成する指向性アンテナが使用され、これにより、単一の搬送波周波数が、何人ものユーザのために再利用できるようになる。全方向アンテナまたは従来の区分アンテナに比べて、かかる手段では、システム容量が増大する。さらに、引用したシステムのほとんどにおいては、文字どおりに移動するモバイル・ユーザを追跡するためにセル探索が必須である。 These referenced systems typically operate on a single frequency band or multiple frequency bands. The latter is hereinafter referred to as a multi-frequency communication system. These frequencies are usually radio frequencies, the most popular of which are the 900 MHz band, 1800 MHz band, or 1900 MHz band. Only a limited number of carrier frequencies can be used per band, where each carrier frequency typically provides a 30 KHz wide band for signal transmission. These carrier frequencies have limited frequency spectrum resources, which imposes basic limits on the maximum user capacity of any transceiver device or base station in a multi-frequency communication system. Generally, a directional antenna that generates a directional radiation beam is used, which allows a single carrier frequency to be reused for several users. Compared to omnidirectional antennas or conventional segmented antennas, such means increase system capacity. Furthermore, in most of the cited systems, cell search is essential to track mobile users who move literally.
以上にリストアップしたシステムは、一般に送信機部分および／または受信機部分において被変調信号を処理するために、またデジタル信号変換および／またはアナログ信号変換のために使用される信号プロセッサを備える。そのうちのアナログ信号を周波数変換回路に供給して、この信号の周波数変換が行われ、無線周波数に関してこの信号の変調または復調が行われる。この無線周波数は、信号の送信および／または受信のための搬送波周波数として使用される。かかる信号は通常、多周波信号の宛先を切り換えるために、以下でアンテナ・スイッチと呼んでいるスイッチング・デバイスに供給される。これは、多重化信号については特にその通りである。したがって、アンテナ端末を動作させる目的は、このアンテナ端末の少なくとも１つのアンテナを用いてこの信号を送受信することである。 The systems listed above generally comprise a signal processor that is used to process the modulated signal at the transmitter and / or receiver portions and for digital and / or analog signal conversion. Of these, an analog signal is supplied to a frequency conversion circuit, the signal is frequency-converted, and the signal is modulated or demodulated with respect to the radio frequency. This radio frequency is used as a carrier frequency for signal transmission and / or reception. Such signals are typically supplied to a switching device, referred to below as an antenna switch, to switch the destination of the multi-frequency signal. This is especially true for multiplexed signals. Therefore, the purpose of operating the antenna terminal is to transmit and receive this signal using at least one antenna of the antenna terminal.
これらの各デバイス、すなわち信号プロセッサ、周波数変換回路、アンテナ・スイッチまたはアンテナ端末は、これらのデバイスがスムーズに協調し、特定の周波数、送信モードもしくは受信モード、および／またはある種のシステム規格に関するモードに関してそのトランシーバ装置が正しく動作することができるようにして、他のデバイスに対して適合させられ調整される必要がある。 Each of these devices, i.e., signal processor, frequency converter circuit, antenna switch, or antenna terminal, works smoothly with these devices, for a particular frequency, transmission mode or reception mode, and / or a mode for certain system standards. Need to be adapted and adjusted to other devices so that the transceiver apparatus can operate correctly.
トランシーバ装置の原理的な動作は、例えば米国特許第５５７９３４１号に開示されている。アップリンクの無線周波数信号を受信し、これらの信号をデジタルの中間周波数信号に変換するマルチ・チャネル・デジタル・トランシーバが、その中に含まれている。デジタル変換モジュールを用いたデジタル信号処理が適用され、複数のアンテナが受信する中間周波数信号がベース・バンド信号に変換される。次に通信チャネルを回復するためにこれらのベース・バンド信号が処理される。ダウンリンク・ベース・バンド信号も処理され、このデジタル・コンバータ・モジュール中の集積化されたデジタル信号処理部が、このダウンリンク・ベース・バンド信号をデジタル中間周波数信号へとアップコンバート（up-convert）を行い、変調を行う。このデジタル中間周波数信号は、アナログ無線周波数信号に変換され、増幅され送信アンテナから放射される。しかし、かかるモジュールでは、送信モードおよび受信モードについてそれぞれ別々のアンテナと別々のトランシーバが使用される。これは、マルチ・チャネル通信システムに関してはある種の欠点を有する。単一の情報信号符号化およびチャネル化の規格だけの下で動作するように設計された従来の通信ユニットと違って、米国特許第５５７９３４１号に開示されたマルチ・チャネル通信ユニットは、少なくとも原理的には多数の情報信号符号化およびチャネル化の規格のうちのどれか１つに従って動作することができるデジタル信号処理部分をすでに含んでいる。それにもかかわらず、そのアンテナ設計は、深刻な欠点を含んでいる。特に、多周波動作が、有利な方法で可能とならない。米国特許第５５７９３４１号の教示は、広帯域ではあるが、単一の周波数動作を対象としている。 The principle operation of the transceiver device is disclosed, for example, in US Pat. No. 5,579,341. Included therein is a multi-channel digital transceiver that receives uplink radio frequency signals and converts these signals to digital intermediate frequency signals. Digital signal processing using a digital conversion module is applied, and intermediate frequency signals received by a plurality of antennas are converted into baseband signals. These baseband signals are then processed to recover the communication channel. Downlink baseband signals are also processed, and an integrated digital signal processor in the digital converter module upconverts the downlink baseband signals to digital intermediate frequency signals. ) To perform modulation. This digital intermediate frequency signal is converted to an analog radio frequency signal, amplified and radiated from the transmitting antenna. However, such modules use separate antennas and separate transceivers for transmit and receive modes, respectively. This has certain drawbacks for multi-channel communication systems. Unlike conventional communication units designed to operate only under a single information signal coding and channelization standard, the multi-channel communication unit disclosed in US Pat. No. 5,579,341 is at least in principle Already includes a digital signal processing portion that can operate according to any one of a number of information signal coding and channelization standards. Nevertheless, the antenna design contains serious drawbacks. In particular, multi-frequency operation is not possible in an advantageous manner. The teachings of US Pat. No. 5,579,341 are intended for single frequency operation, albeit broadband.
ある種の欠点が、またＥＰ１０７３２０８Ａ２に開示されたトランシーバ中で使用されるスイッチング・デバイスには内在しており、ここでは２状態の高周波数スイッチング・構成要素が開示されている。その第１の状態においては、受信回路がそのアンテナ端末に接続され、その第２の状態においては送信回路がそのアンテナ端末に接続される。ここで、送信と受信の別々のモードが、この動作の固有の部分を形成しており、すなわち組み合わされた送信および受信の動作は不可能である。 Certain disadvantages are also inherent in the switching devices used in the transceiver disclosed in EP 1073208 A2, in which a two-state high frequency switching component is disclosed. In the first state, the receiving circuit is connected to the antenna terminal, and in the second state, the transmitting circuit is connected to the antenna terminal. Here, separate modes of transmission and reception form an inherent part of this operation, ie a combined transmission and reception operation is not possible.
さらなるシステムは、すでに多周波動作に適しているが、これらは、追加の欠点を含んでいる。ＥＰ１３３００８０においては、多周波無線通信デバイスとアンテナのタイミングを制御する方法が、所定のパターンに従ってアンテナを一時的に順次スイッチングするためのアンテナ・スイッチを提供している。かかる所定のパターンは、この開示のシステムをかなり柔軟性のないものにしており、このシステムをＴＤＭＡモードだけに制限している。同様に、ＷＯ９８／２４１９５に開示されているシステムは、多周波用途に適しているけれども、ＴＤＭＡ移動通信モードにおける基地局動作だけに制限される。したがって、かかるシステムのレイアウトはかなり簡単になり得るが、そのシステムは、設計に関しても、動作に関しても柔軟性のないものである。 Further systems are already suitable for multifrequency operation, but these contain additional drawbacks. In EP133080, a method for controlling the timing of a multi-frequency wireless communication device and an antenna provides an antenna switch for temporarily and sequentially switching an antenna according to a predetermined pattern. Such a predetermined pattern makes the system of this disclosure quite inflexible and restricts the system to TDMA mode only. Similarly, the system disclosed in WO 98/24195 is suitable for multi-frequency applications but is limited to base station operation in TDMA mobile communication mode. Thus, the layout of such a system can be quite simple, but the system is inflexible in terms of design and operation.
多重化のためのほとんどのスイッチング・デバイスにおいては、米国特許第６１０４９３５号に開示されたものなどのバトラー・マトリックス（Butler-matrix）が有利になるように使用される。しかし、ここで開示されたひどくオーバーラップされたビーム構成のためのダウンリンク・ビーム形成アーキテクチャは、ＴＤＭＡモード用途のために特に合わせられており、すなわち異なるモードが組み合わせられないこともある。さらに、そこに開示のバトラー・マトリックスは、マルチ・モード動作および／または多周波動作に関する限り、ある種のアイテムに関して改善することができる。 In most switching devices for multiplexing, a Butler-matrix such as that disclosed in US Pat. No. 6,104,935 is used to advantage. However, the downlink beamforming architecture for the heavily overlapped beam configuration disclosed herein is specifically tailored for TDMA mode applications, i.e., different modes may not be combined. Further, the butler matrix disclosed therein can be improved for certain items as far as multi-mode operation and / or multi-frequency operation is concerned.
アンテナ端末およびかかるアンテナ端末のアンテナに関しては、アンテナは通常、従来技術の単一の周波数動作に合わせられている。例えば、米国特許第６０３４６４０号に開示されているアンテナは、９００ＭＨｚの単一の周波数範囲だけに制限されている。このアンテナは、かかる周波数範囲における共振アンテナ周波数を調整するために周波数調整回路によって合わせられるが、多周波アンテナ用途、すなわちいくつかの周波数帯域のための用途には適していない。 With respect to antenna terminals and antennas of such antenna terminals, the antenna is typically tuned for prior art single frequency operation. For example, the antenna disclosed in US Pat. No. 6,034,640 is limited to a single frequency range of 900 MHz. This antenna is tuned by a frequency tuning circuit to tune the resonant antenna frequency in such a frequency range, but is not suitable for multi-frequency antenna applications, i.e. applications for several frequency bands.
様々な種類の多周波アンテナが、米国特許第６２２５９５８Ｂ１号、米国特許第６２２５９５１Ｂ１号、および米国特許第６１９８４４３Ｂ１号に開示されている。別のスロット・アンテナが、米国特許第６２１０００１Ｂ１号に開示されている。しかし、開示されてもいないし明らかでもないことは、これらのアンテナを多周波通信システム中のトランシーバ装置において使用できるかどうかと、どのようにして使用できるかについてである。 Various types of multi-frequency antennas are disclosed in US Pat. No. 6,225,958 B1, US Pat. No. 6,225,951 B1, and US Pat. No. 6,198,443 B1. Another slot antenna is disclosed in US Pat. No. 6,211,001 B1. However, what is neither disclosed nor obvious is whether and how these antennas can be used in transceiver devices in multi-frequency communication systems.
米国特許第５８０９４０５号に開示されているものなど他のトランシーバは、米国特許第５９９１６４３号におけるような、アンテナを切り換えるための送受切換器またはアンテナを切り換えるためのいくつかのスイッチ、あるいはＷＯ９８／２４１９５におけるものなど簡単なクロス・スイッチを使用している。 Other transceivers, such as those disclosed in US Pat. No. 5,809,405, include a duplexer for switching antennas or some switches for switching antennas, such as in US Pat. No. 5,991,634, or in WO 98/24195. A simple cross switch is used.
セル探索戦略に関しては、適切な戦略が、ＥＰ１１２６６３０Ａ２に提供されている。米国特許第６１８８６８２Ｂ１号に開示されるものなど他の探索特性は、２種類の信号を多重化することによってかかる探索を改善するためのＣＤＭＡモードを対象としている。ＣＤＭＡ探索方式に関しては、さらなる開示が、米国特許第６１８５２４４Ｂ１号、米国特許第６０３８２５０Ｂ１号、米国特許第５９１０９４８号、米国特許第６２８５８７４Ｂ１号、米国特許第６３１０８５６Ｂ１号、およびＷＯ００／６５７３５において行われているが、ただしこれらについては、背景情報の目的のためだけに引用している。 With regard to cell search strategy, a suitable strategy is provided in EP1126630A2. Other search characteristics, such as those disclosed in US Pat. No. 6,188,682 B1, are directed to a CDMA mode for improving such searches by multiplexing two types of signals. Further disclosures regarding CDMA search schemes are made in US Pat. No. 6,185,244 B1, US Pat. No. 6,038,250 B1, US Pat. No. 5,910,948, US Pat. No. 6,285,874 B1, US Pat. No. 6,310,856 B1, and WO 00/65535. However, these are quoted for background information purposes only.
以上で概要を述べたように、これらのシステムではどれも、多周波通信システム中において使用することができる、柔軟な設計による適切なトランシーバ装置を提供することができない。特にマルチ・モードも組合せによる動作も、かかる従来技術のシステムにおいては可能になってはない。 As outlined above, none of these systems can provide a suitable transceiver device with a flexible design that can be used in a multi-frequency communication system. In particular, neither multi-mode nor combination operation is possible in such prior art systems.
以上が、本発明が必要となる背景であり、本発明の目的は、多周波通信システム中で使用するための装置、かかる装置の使用法、および柔軟な設計および動作による多周波通信システム中において多周波信号を送受信する方法を提供することにある。 The above is the background in which the present invention is required, and the object of the present invention is to provide a device for use in a multi-frequency communication system, a method for using such a device, and a multi-frequency communication system with flexible design and operation. It is to provide a method for transmitting and receiving a multi-frequency signal.
この装置に関しては、この目的は、導入部で述べたトランシーバ装置によって達成され、ここでは本発明に従って、
−周波数変換回路は、通信可能に信号プロセッサとアンテナ・スイッチとを接続する送信経路および受信経路を有し、
−このアンテナ・スイッチは、マルチ・スイッチと、このマルチ・スイッチを介してその信号プロセッサによって制御可能な送信マルチプレクサおよび受信マルチプレクサとを備え、
−アンテナは、この送信経路をこのアンテナに接続する送信コネクタと、受信経路をこのアンテナに接続する受信コネクタとを有し、
−この信号プロセッサによって制御可能なこのアンテナ・スイッチは、このアンテナの送信モードと受信モードを組み合わせることによってこのアンテナの多周波動作を可能にしている。
With respect to this device, this object is achieved by the transceiver device mentioned in the introductory part, where, according to the invention,
The frequency conversion circuit has a transmission path and a reception path for communicatively connecting the signal processor and the antenna switch;
The antenna switch comprises a multi-switch and a transmit multiplexer and a receive multiplexer that can be controlled by the signal processor via the multi-switch;
The antenna has a transmission connector for connecting the transmission path to the antenna and a reception connector for connecting the reception path to the antenna;
The antenna switch, which can be controlled by the signal processor, allows the multi-frequency operation of the antenna by combining the transmission mode and the reception mode of the antenna.
本発明の主要な概念は、このトランシーバ装置においてアンテナの送信モードと受信モードを有利に組み合わせることである。したがって、この提案された周波数変換回路は、組み合わされた送信および受信の経路を有する。このアンテナ・スイッチはまた、送信マルチプレクサおよび受信マルチプレクサを提供することによってこの概念をサポートする。このアンテナは、この送信経路をこのアンテナに接続する非常に有益な送信コネクタと、この受信経路をこのアンテナに接続する受信コネクタとを有する。（この周波数変換回路、ならびにアンテナ・スイッチ、アンテナ端末およびアンテナのレイアウトに影響を及ぼす）送信モードおよび受信モードの組合せによって、このトランシーバ装置の特に簡単で柔軟な設計および動作が可能になる。これについては、方法請求項においてさらに概説している。 The main concept of the present invention is to advantageously combine antenna transmission and reception modes in this transceiver device. The proposed frequency converter circuit thus has a combined transmission and reception path. The antenna switch also supports this concept by providing a transmit multiplexer and a receive multiplexer. The antenna has a very useful transmit connector that connects the transmit path to the antenna and a receive connector that connects the receive path to the antenna. The combination of transmit mode and receive mode (which affects the layout of this frequency conversion circuit and antenna switch, antenna terminal and antenna) allows a particularly simple and flexible design and operation of the transceiver device. This is further outlined in the method claims.
方法に関しては、この目的は、導入部で述べた方法によって達成され、ここでは本発明に従って、
−周波数変換回路における信号の周波数変換は、各経路が信号プロセッサとアンテナ・スイッチとの間で信号を伝える送信経路および受信経路の上で確立され、
−マルチ・スイッチを備えるこのアンテナ・スイッチと、このマルチ・スイッチを介してこの信号プロセッサによって制御される送信マルチプレクサおよび受信マルチプレクサとを備えるそのアンテナ・スイッチを用いて、
−多周波アンテナ端末動作が、この信号プロセッサによって制御されるこのアンテナの送信モードとこのアンテナの受信モードとを組み合わせることによって確立され、
−この送信マルチプレクサとこのアンテナの送信コネクタとを介してこの送信経路とこのアンテナとの間で、またこの受信マルチプレクサとこのアンテナの受信コネクタとを介してこの受信経路とこのアンテナとの間で信号が伝えられる。
As regards the method, this object is achieved by the method mentioned in the introduction, where according to the invention,
The frequency conversion of the signal in the frequency conversion circuit is established on a transmission path and a reception path, each path carrying a signal between the signal processor and the antenna switch;
Using the antenna switch comprising a multi-switch and the antenna switch comprising a transmit multiplexer and a receive multiplexer controlled by the signal processor via the multi-switch,
A multi-frequency antenna terminal operation is established by combining the transmission mode of this antenna controlled by this signal processor and the reception mode of this antenna;
-Signals between this transmit path and this antenna via this transmit multiplexer and this antenna's transmit connector, and between this receive path and this antenna via this receive multiplexer and this antenna's receive connector. Is reported.
本発明により、すべての必要な構成要素が、送信モードと受信モードの組合せに関して互いに適合させられたかかるシステムによって、高品質で最小損失の多周波通信の処理が可能になることが実現されている。さらに、このトランシーバ装置およびその動作のシステム・コストは、非常に低くなる。 The present invention realizes that such a system in which all necessary components are adapted to each other with respect to the combination of transmission mode and reception mode enables the processing of high-quality, minimum-loss multi-frequency communications. . Furthermore, the system cost of this transceiver device and its operation is very low.
使用方法請求項に概説しているように、かかるトランシーバ装置は、いくつかのマルチ・モード・システムまたは組み合わされたシステムにおいて、すなわち例えばセルラ無線通信および／またはパーソナル通信システム内での使用を可能にする異なる規格を有するいくつかのシステムにおいて有利に使用することができる。 As outlined in the claims, such a transceiver device may be used in several multi-mode systems or combined systems, i.e., for example, in cellular radio communications and / or personal communications systems. Can be advantageously used in some systems with different standards.
この提案されたトランシーバのアンテナは、送信モードにおいても受信モードにおいても使用することができるという特に有利な使用法。これは、状況に依存している。さらに、このアンテナは、有利で簡単な方法で切り換えられる。 This particularly advantageous use is that the antenna of the proposed transceiver can be used in both transmission and reception modes. This depends on the situation. Furthermore, this antenna can be switched in an advantageous and simple manner.
使用方法に関しては、この目的は、モバイル・セルラ通信システムやパーソナル通信システムなどの多周波通信システム中におけるこのトランシーバ装置の使用方法による本発明に従って達成される。特に、モバイル・セルラ通信システムは、ＣＤＭＡモード、ＦＤＭＡモードまたはＴＤＭＡモード、あるいはＣＤＭＡシステム、ＦＤＭＡシステムまたはＴＤＭＡシステムを含むことができる。特に２．５ＧシステムにおけるＣＤＭＡ−ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡシステムおよび／またはＦＤＭＡ−ＴＤＭＡシステムなど、組み合わされた、またはマルチ・モードの通信システムを選択することもできる。 With regard to the usage, this object is achieved according to the invention by the usage of this transceiver device in a multi-frequency communication system such as a mobile cellular communication system or a personal communication system. In particular, the mobile cellular communication system may include a CDMA mode, an FDMA mode or a TDMA mode, or a CDMA system, an FDMA system or a TDMA system. A combined or multi-mode communication system may also be selected, such as a CDMA-FDMA / TDMA system and / or an FDMA-TDMA system, particularly in a 2.5G system.
ＰＣＳ／Ｎ、３Ｇモード、および／またはＧＳＭシステムを特に選択することもできる。パーソナル通信システムに関しては、特にＰＣＳ／Ｎ、３Ｇ、および／またはＧＳＭシステムを選択することができる。また３Ｇ／ＧＳＭのマルチ・モード、または組み合わせられたシステムも有利である。 A PCS / N, 3G mode, and / or GSM system may also be specifically selected. With regard to personal communication systems, in particular PCS / N, 3G and / or GSM systems can be selected. A 3G / GSM multi-mode or combined system is also advantageous.
特に、モバイル・セルラ通信システム中におけるトランシーバ装置の使用方法は、パーソナル通信システムとの組合せが有利である。 In particular, the method of using the transceiver device in a mobile cellular communication system is advantageously combined with a personal communication system.
本発明のこれらおよび他の利点については、本発明のさらに開発された構成によってさらにより大きな程度まで改善されており、これに関しては、従属請求項中にさらに詳細に概説している。 These and other advantages of the invention have been improved to a greater extent by further developed configurations of the invention, which are outlined in more detail in the dependent claims.
本発明の他の有利な態様によれば、この信号プロセッサは、ＤＤＳ（direct digital synthesizer直接デジタル・シンセサイザ）駆動によるＰＬＬ（phase locked loopフェーズ・ロックド・ループ）無線周波数信号ジェネレータによって形成されるアナログ・デジタル信号プロセッサである。かかる信号プロセッサは、被変調送信機信号および局部発振受信機信号を生成するために特に適している。 According to another advantageous aspect of the invention, the signal processor comprises an analog circuit formed by a PLL (phase locked loop) radio frequency signal generator driven by a direct digital synthesizer (DDS). A digital signal processor. Such a signal processor is particularly suitable for generating a modulated transmitter signal and a local oscillator receiver signal.
本発明のさらに他の態様によれば、周波数変換回路は、少なくとも１つの局部発振器と、その送信経路および／または受信経路に局部発振器電力を供給する電力分配器とを有利に備えている。その１つの構成においては、この周波数変換回路は、中間周波数と無線周波数の間で信号を変換するミキサ・デバイスを備えることができる。その別の構成においては、この周波数変換回路は、特にＩＱ（in-phase and quadrature同相および直交）法を用いてベース・バンド周波数と無線周波数の間で信号を変換する直接変換デバイスを備えることができる。 According to yet another aspect of the invention, the frequency conversion circuit advantageously comprises at least one local oscillator and a power divider that supplies local oscillator power to its transmission path and / or reception path. In that configuration, the frequency conversion circuit may comprise a mixer device that converts the signal between an intermediate frequency and a radio frequency. In its alternative configuration, the frequency conversion circuit may comprise a direct conversion device that converts signals between baseband and radio frequencies, particularly using IQ (in-phase and quadrature) methods. it can.
受信モードにおいては、この直接デジタル・シンセサイザ駆動によるフェーズ・ロックド・ループが、より良好な位相ノイズを生成する狭帯域フィルタを有することが好ましい。ゼロ中間周波数（ゼロＩＦ）の別の構成において、この受信機の復調は、無線周波数信号をベース・バンド周波数に直接に変換することができる。送信モードにおいては、このＤＤＳは信号を変調し、このＰＬＬは受信モードに比べてより広い帯域幅で動作してより良好なＲＦ被変調信号を実現することができる。本発明のこの一態様を有するこの説明済みのＤＤＳを備えるトランシーバでは、高速なスイッチ速度が有利に達成され、またこれを低コストで製造することができる。 In the receive mode, this direct digital synthesizer driven phase locked loop preferably has a narrow band filter that produces better phase noise. In another configuration of zero intermediate frequency (zero IF), the demodulation of the receiver can directly convert the radio frequency signal to a baseband frequency. In the transmission mode, the DDS modulates the signal, and the PLL can operate with a wider bandwidth than the reception mode to achieve a better RF modulated signal. In transceivers with this described DDS having this aspect of the invention, high switch speeds are advantageously achieved and can be manufactured at low cost.
本発明のさらなる態様による組み合わされた送信および受信のモード、特にマルチ・モードまたは組合せシステムを可能にするために、アンテナ・スイッチ、アンテナ端末、およびこのアンテナ端末のアンテナの特定の設計が提供される。 In order to enable a combined transmission and reception mode, in particular a multi-mode or combination system, according to a further aspect of the invention, a specific design of the antenna switch, the antenna terminal and the antenna of this antenna terminal is provided. .
本発明のさらなる態様によれば、このアンテナ端末は、多周波スペクトラム内の異なる周波数および／またはモバイル・セルラ通信システムもしくはパーソナル通信システムの異なるモードでアンテナをマッチングさせるプロセスを改善するための低域フィルタとして形成されたパッチング・ユニットを備えることが好ましい。このアンテナ端末は、特にこのアンテナ用のマッチング・ユニットを備えることができる。ＬＣ構成要素は、このアンテナのための最適なマッチング・ファクタを提供するために最も有利なはずである。 According to a further aspect of the invention, the antenna terminal is a low-pass filter for improving the process of matching antennas at different frequencies in the multi-frequency spectrum and / or different modes of a mobile cellular or personal communication system. It is preferable to have a patching unit formed as: This antenna terminal can in particular comprise a matching unit for this antenna. The LC component should be most advantageous to provide the optimal matching factor for this antenna.
このアンテナ端末は、少なくとも２つ、通常は４つのアンテナを備えることが有利である。これによって、共通の主要周波数帯域の柔軟な適用が可能になる。特に、第１のアンテナを８５０〜９００ＭＨｚの周波数帯域範囲用に設け、第２のアンテナを１８００〜１９００ＭＨｚの周波数帯域範囲用に設け、第３のアンテナを２０００〜２１００ＭＨｚの周波数帯域範囲用に設け、第４のアンテナを追加の無線周波数入力用に設けることができ、またビーミング（beaming）のために適合させることもできる。これらのアンテナのすべてが受信モードで動作すべきことが好ましい。特に、これらのアンテナのすべてまたは少なくとも１つは、送信モード、また好ましくは並列モードおよび／または組合せモードでも動作すべきである。したがって、４つの対応するスイッチを使用してこれらのアンテナを切り換え、その共通幹線（common main）ができるだけ柔軟に動作するようにすることができる。 This antenna terminal is advantageously provided with at least two, usually four antennas. This allows flexible application of a common main frequency band. In particular, the first antenna is provided for the frequency band range of 850 to 900 MHz, the second antenna is provided for the frequency band range of 1800 to 1900 MHz, the third antenna is provided for the frequency band range of 2000 to 2100 MHz, A fourth antenna can be provided for additional radio frequency input and can be adapted for beaming. All of these antennas should preferably operate in receive mode. In particular, all or at least one of these antennas should also operate in transmission mode, and preferably also in parallel and / or combination mode. Thus, four corresponding switches can be used to switch between these antennas so that their common main operates as flexibly as possible.
本発明のさらに他の態様によれば、このアンテナは、その送信経路をこのアンテナに接続する送信コネクタ、およびその受信経路をこのアンテナに接続する受信コネクタとして形成することが好ましい２つの端部を有するＳ字ループ・アンテナとして形成される。これによって、このトランシーバは、Ｘ機能方式（X-function manner）で一方のアンテナから他方のアンテナに有利に切り換えることができるようになる。このプロセスは、これらのマルチプレクサを制御するその信号プロセッサによって最良に調整することができる。 According to yet another aspect of the invention, the antenna has two end portions that are preferably formed as a transmission connector that connects the transmission path to the antenna and a reception connector that connects the reception path to the antenna. Formed as an S-shaped loop antenna. This allows the transceiver to advantageously switch from one antenna to the other in an X-function manner. This process can best be coordinated by the signal processor that controls these multiplexers.
一構成においては、このアンテナは、銅配線による銅でできた柔軟なライン・アンテナである。これは、アンテナを製造する特に費用対効果の良い方法である。 In one configuration, the antenna is a flexible line antenna made of copper with copper wiring. This is a particularly cost-effective way of manufacturing the antenna.
別の構成においては、このアンテナは、ＳＭＤ平面アンテナであってもよい。これは、好ましいアンテナ形態であり、用途に応じて選択することもできる。 In another configuration, the antenna may be an SMD planar antenna. This is the preferred antenna configuration and can be selected depending on the application.
パッチング・ユニットおよび／またはマッチング・ユニットに関しては、かかるユニットをアンテナ本体の一部分として一体化することが好ましい。 With respect to the patching unit and / or the matching unit, it is preferable to integrate such a unit as part of the antenna body.
以上で概要を述べたＳ字ループ・アンテナ構成によって、有利なビーム設計が可能になる。特に、このアンテナ端末は、３６０度のビームを形成することができ、このアンテナ・ビームは、２００度の範囲内に形成される。このアンテナ・ビームが、５０度の主要ビームと２０度のサイド・ビームによって形成される９０度のビームを含むことが有利である。 The S-loop antenna configuration outlined above enables advantageous beam design. In particular, the antenna terminal can form a 360 degree beam, which is formed within a 200 degree range. Advantageously, this antenna beam comprises a 90 degree beam formed by a 50 degree main beam and a 20 degree side beam.
本発明のさらに他の態様によれば、このアンテナ・スイッチは、このアンテナのための最適なマッチング・ファクタを提供する周波数調整されたマッチング・フィルタとして形成されるマッチング・ユニットを備える。このアンテナ・スイッチは、マッチング・ネットワークとして有利に形成される、その信号プロセッサに対するバス接続を含むことが好ましい。このマッチング・ネットワークの特に好ましい実施形態が、この詳細なる説明中の図９に示されている。 According to yet another aspect of the invention, the antenna switch comprises a matching unit formed as a frequency tuned matching filter that provides an optimal matching factor for the antenna. The antenna switch preferably includes a bus connection to its signal processor, advantageously formed as a matching network. A particularly preferred embodiment of this matching network is shown in FIG. 9 in this detailed description.
本発明のこの態様において概説したこのスイッチによって、４７７μｓより速い有利なスイッチング速度が可能になる。ＧＳＭシステムにおいては、スイッチ速度を１サイクルよりも高速とすべきなので、これは特に好ましいことになる。このトランシーバ装置は、以上で概説したようにマルチ・モード・システムにも適用することができ、すなわちいくつかのモードを並列動作で使用することができる。特に、これは、このトランシーバ装置を、例えば１９００ＭＨｚにおけるＧＳＭ帯域において動作させることができ、また典型的な３Ｇモードにおける並列動作でも動作させることができることを意味する。ＥＴＳＩ仕様および３Ｇグループ仕様に従って、ローミングを許容可能とすることもできる。 This switch outlined in this aspect of the invention allows for advantageous switching speeds faster than 477 μs. In the GSM system, this is particularly preferred since the switch speed should be faster than one cycle. This transceiver device can also be applied to multi-mode systems as outlined above, i.e. several modes can be used in parallel operation. In particular, this means that the transceiver device can be operated in the GSM band, for example at 1900 MHz, and can also be operated in parallel operation in a typical 3G mode. Roaming can also be allowed according to ETSI specifications and 3G group specifications.
この説明したパッチング・ユニットおよびマッチング・ユニットによって、すべてが一体化されたアンテナが、すべてのシステム周波数について有利に使用することができるようになる。 This described patching and matching unit allows an all-integrated antenna to be used advantageously for all system frequencies.
本発明のさらに他の態様によれば、特定の好ましいビーム形成マトリックス・デバイスが、このアンテナ・スイッチに一体化される。特に、このアンテナ・スイッチは、バトラー出力マトリックスとして形成されるビーム形成マトリックス・デバイスをさらに備えている。かかるマトリックスは、４×４バトラー出力マトリックス、８×８バトラー出力マトリックス、または１６×１６バトラー出力マトリックスからなる群から選択することができる。 In accordance with yet another aspect of the present invention, certain preferred beamforming matrix devices are integrated into the antenna switch. In particular, the antenna switch further comprises a beam forming matrix device formed as a Butler output matrix. Such a matrix can be selected from the group consisting of a 4 × 4 Butler output matrix, an 8 × 8 Butler output matrix, or a 16 × 16 Butler output matrix.
このバトラー・マトリックスの内部の既存のマッチング・ユニットもまた、好ましいものである。その特に好ましい構成として、修正バトラー出力マトリックスの出力／入力が、周波数調整されたマッチング・フィルタとして形成される。これによってまた、このアンテナについての最適なマッチング・ファクタの有利な準備が可能になる。 Existing matching units inside this Butler matrix are also preferred. In its particularly preferred configuration, the output / input of the modified Butler output matrix is formed as a frequency tuned matching filter. This also allows an advantageous provision of an optimal matching factor for this antenna.
要約すれば、多周波通信システム中で使用するためのトランシーバ装置においてアンテナの送信モードと受信モードとを組み合わせる、アンテナ端末の多周波動作を可能にするために、周波数変換回路が、それぞれが通信可能にその信号プロセッサとそのアンテナ・スイッチとを接続する送信経路も受信経路も含むべきことが提案されている。このアンテナ・スイッチは、マルチ・スイッチと、このマルチ・スイッチを介してその信号ジェネレータが制御することができる送信マルチプレクサおよび受信マルチプレクサとを備える。このアンテナは、この送信経路を接続する送信コネクタと、この受信経路をこのアンテナに接続する受信コネクタとを有する。このアンテナ・スイッチは、その信号プロセッサによって調整される。したがって、有利な構成では、Ｓ字ループ・アンテナ設計と、アンテナ端末中の位相マッチング・ユニット、およびこのアンテナ・スイッチのバトラー・マトリックスとが提供される。これによって、アンテナごとの、またマトリックス使用のための最適なマッチング・ファクタが可能になる。 In summary, frequency converter circuits can communicate with each other to enable multi-frequency operation of the antenna terminal, combining antenna transmit mode and receive mode in a transceiver device for use in a multi-frequency communication system. In addition, it is proposed that the signal processor and the antenna switch should include a transmission path and a reception path. The antenna switch comprises a multi-switch and a transmit multiplexer and a receive multiplexer that can be controlled by the signal generator via the multi-switch. The antenna includes a transmission connector that connects the transmission path and a reception connector that connects the reception path to the antenna. This antenna switch is adjusted by its signal processor. Thus, an advantageous configuration provides an S-loop antenna design, a phase matching unit in the antenna terminal, and a Butler matrix for this antenna switch. This allows an optimal matching factor for each antenna and for matrix use.
本発明は、特定の多周波通信システムでは特に適しており、特定の多周波通信システムに関連したものとして説明されているが、このトランシーバ装置およびその動作方法が、詳細には述べていない他の形態の多周波通信システムに関連して動作させることもできることを理解されたい。特に、この好ましいトランシーバ装置は、モバイル通信システム中で使用することができるだけでなく、この基本的なトランシーバの原理は、典型的な基地局環境中でも動作することができる。このトランシーバ装置はまた、マルチ・モードまたは組み合わせられた多周波通信システム中で、特にＣＤＭＡ−ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ処理およびＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ（２．５Ｇ）処理を可能とするシステム中で使用するのにも特に適している。これは、本発明の１つまたは複数の態様に関して以上で概説したようにその特定のビーム設計によって特に実現される。組合せ動作に関しては、ＧＳＭ／ＰＣＭ／ＤＣＳシステム内の動作が、本発明の１つまたは複数の態様に関してやはり概説したように、８５０ＭＨｚから２１００ＭＨｚのアンテナ端末を組み合わせることによって実現される。かかるアンテナ端末はまた、ユーザに伝播セキュリティの増大をもたらす。 Although the present invention is particularly suited for certain multi-frequency communication systems and has been described as being associated with certain multi-frequency communication systems, the transceiver apparatus and method of operation thereof are not described in detail. It should be understood that it can also be operated in connection with a form of multi-frequency communication system. In particular, this preferred transceiver device can be used not only in a mobile communication system, but this basic transceiver principle can also operate in a typical base station environment. The transceiver apparatus is also particularly for use in multi-mode or combined multi-frequency communication systems, particularly in systems that allow CDMA-FDMA / TDMA processing and FDMA / TDMA (2.5G) processing. Is suitable. This is particularly achieved by that particular beam design as outlined above with respect to one or more aspects of the present invention. With respect to combinatorial operation, operation within a GSM / PCM / DCS system is achieved by combining antenna terminals from 850 MHz to 2100 MHz, as also outlined for one or more aspects of the present invention. Such antenna terminals also provide increased propagation security to the user.
本発明のより完全な理解を可能にするために、次に本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して詳細に説明することにする。この詳細な説明は、本発明の考察された好ましい実施形態を示し、説明するものである。もちろん、形態または細部における様々な修正形態および変更形態が、本発明の趣旨を逸脱することなく簡単に行うことができることを理解されたい。したがって、本発明は、本明細書中に示され説明される厳密な形態および細部にも、また本明細書中に開示され添付特許請求の範囲中で請求される本発明の全体よりも少ない何ものにも限定できないことを意図している。さらに、本発明を開示しているこの記述中で説明した特徴、図面および特許請求の範囲は、単独でまたは組み合わせて考慮して、本発明では必須となり得るものである。 In order to allow a more complete understanding of the present invention, preferred embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. This detailed description shows and describes the preferred and contemplated embodiments of the invention. Of course, it should be understood that various modifications and changes in form or detail may be easily made without departing from the spirit of the invention. Accordingly, the invention is not limited to the precise forms and details shown and described herein, nor less than the entirety of the invention disclosed herein and claimed in the appended claims. It is intended not to be limited to things. Furthermore, the features, drawings, and claims described in this description disclosing the invention may be essential to the invention, either alone or in combination.
図１は、概念図の形の好ましいトランシーバ装置１の実施形態を示すものである。信号が、直接デジタル・シンセサイザ駆動によるフェーズ・ロックド・ループ（ＰＬＬ）無線周波数（ＲＦ）信号ジェネレータとして形成された信号プロセッサＤＤＳ中においてデジタル処理される。このプロセッサＤＤＳは、デジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換ユニットＤＡを備える。この信号プロセッサＤＤＳは、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換ユニットＡＤも備える。さらに、このトランシーバ装置１は、送信経路Ｔｘが、中間周波数変調器Ｔｘ１、ミキシング・デバイス（mixing device）Ｔｘ２、および無線周波数送信チャネルＴｘ３によって形成された周波数変換回路３を備える。さらに、周波数変換回路３の受信経路が、中間周波数復調器Ｒｘ１、ミキシング・デバイスＲｘ２、および無線周波数受信チャネルＲｘ３によって形成されている。この送信経路を使用して、この被変調信号は、中間周波数変調器Ｔｘ１によって中間周波数（ＩＦ）帯域に変調され、このミキシング・デバイスＴｘ２を用いて無線周波数（ＲＦ）へと変換される。無線周波数信号が、無線周波数送信チャネルＴｘ3を用いてそのアンテナ・システム２に供給される。この送信チャネルＴｘ３は、フィルタ、増幅器、スイッチなど、適切に適合させられた構成要素を備える。
FIG. 1 shows an embodiment of a
送信経路Ｔｘ上における信号処理と並行して、受信済みの無線周波数信号を、無線周波数受信チャネルＲｘ３を介してこの受信経路Ｒｘを経由して処理することもできる。無線周波数受信チャネルＲｘ３は、フィルタや低ノイズ増幅器などの適切に適合させられた構成要素を含むことができる。この無線周波数信号は、さらにミキシング・デバイスＲｘ２を用いて中間周波数信号へとダウンコンバート（down convert）される。フィルタや自動利得コントローラなどの追加の構成要素も提供することができる。この受信済みの信号は、さらに中間周波数復調器Ｒｘ１を経由して受信経路Ｒｘ中で処理され、信号プロセッサＤＤＳ、および特にそのアナログ・デジタル・ユニットＡＤに供給される。図１の好ましい実施形態におけるミキシング・デバイスＲｘ２および／またはＴｘ２中の周波数変換では、２つの局部発振器Ｏ１、Ｏ２が使用される。第１の局部発振器Ｏ１は、この中間周波数帯域において提供され、第２の局部発振器Ｏ２は、その無線周波数帯域において提供される。これらの局部発振器Ｏ１、Ｏ２の信号電力は、各電力分配手段Ｄ１、Ｄ２によって分配される。この中間周波数局部発振器Ｏ１の分配済みの電力は、状況に応じて送信経路Ｔｘの中間周波数変調器Ｔｘ１、または受信経路Ｒｘの中間周波数復調器Ｒｘ１へと供給される。この無線周波数局部発振器Ｏ２の分配済みの電力は、状況に応じてこの送信経路のミキシング・デバイスＴｘ２、または受信経路のミキシング・デバイスＲｘ２へと供給される。この無線周波数局部発振器はまた、そのアンテナ・スイッチＳＷに電力を供給するようにもなっている。この好ましい実施形態においては、局部発振器は、フェーズ・ロックド・ループ（ＰＬＬ）を使用して実装され、それによって十分なスイッチング速度を維持しながら良好な周波数安定性が実現される。 In parallel with the signal processing on the transmission path Tx, the received radio frequency signal can be processed via the reception path Rx via the radio frequency reception channel Rx 3 . The radio frequency receive channel Rx 3 may include appropriately adapted components such as filters and low noise amplifiers. The radio frequency signal is down-converted (down the convert) to further intermediate frequency signal using a mixing device Rx 2. Additional components such as filters and automatic gain controllers can also be provided. This received signal is further processed in the receive path Rx via the intermediate frequency demodulator Rx 1 and fed to the signal processor DDS and in particular its analog / digital unit AD. In the frequency conversion in the mixing device Rx 2 and / or Tx 2 in the preferred embodiment of FIG. 1, two local oscillators O 1 , O 2 are used. The first local oscillator O 1 is provided in this intermediate frequency band, and the second local oscillator O 2 is provided in its radio frequency band. The signal power of these local oscillators O 1 and O 2 is distributed by the respective power distribution means D 1 and D 2 . The distributed power of the intermediate frequency local oscillator O 1 is supplied to the intermediate frequency modulator Tx 1 of the transmission path Tx or the intermediate frequency demodulator Rx 1 of the reception path Rx depending on the situation. The distributed power of the radio frequency local oscillator O 2 is supplied to the transmission path mixing device Tx 2 or the reception path mixing device Rx 2 depending on the situation. The radio frequency local oscillator is also adapted to supply power to its antenna switch SW. In this preferred embodiment, the local oscillator is implemented using a phase locked loop (PLL), which provides good frequency stability while maintaining sufficient switching speed.
図１の好ましい実施形態においては、アンテナ２は、実装済みのアンテナ・スイッチ（ＳＷ）と、少なくとも１つのアンテナ（Ａ）を有するアンテナ端末（ＡＴ）を備える。
In the preferred embodiment of FIG. 1, the
典型的な４つのＳ字ループ・アンテナが、銅配線システムとして容器中に構築されることが好ましい。ＳＭＤ平面システムはまた、それが好ましい場合には代替物としてまたは組み合わせて使用することができる。しかしながら、銅配線の解決策がコスト効果がより高い。 A typical four S-loop antenna is preferably constructed in the container as a copper wiring system. SMD planar systems can also be used as an alternative or in combination where it is preferred. However, copper wiring solutions are more cost effective.
システム全体を通してさらに詳細に説明すると、すべての周波数についてすべての一体化されたアンテナを適切かつ効率的に使用するためにマッチング・ユニットが各構成要素中に適切に設けられている。特に、マッチング・ユニットは、各アンテナ中に構築される。すべての周波数についてこのアンテナ・システムのすべての一体化されたアンテナを使用するために、パッチング・ユニットも低域フィルタとして構築される。これらのアンテナの配線は、特に一方の側に送信経路Ｔｘのコネクタをもち、他方の側に受信経路Ｒｘのコネクタをもつアンテナとして使用される。このシステムは、この信号プロセッサＤＤＳにより、Ｘ機能調整された方式で一方のアンテナから他方のアンテナに切り換えられることが好ましい。詳細については特に図３に関して提供することにする。 In more detail throughout the system, matching units are suitably provided in each component to properly and efficiently use all integrated antennas for all frequencies. In particular, a matching unit is built in each antenna. In order to use all the integrated antennas of this antenna system for all frequencies, the patching unit is also constructed as a low-pass filter. These antenna wirings are used particularly as antennas having a connector for the transmission path Tx on one side and a connector for the reception path Rx on the other side. This system is preferably switched by this signal processor DDS from one antenna to the other in a manner adjusted for X function. Details will be provided with particular reference to FIG.
図７、８および９に関してより詳細に説明するように、アンテナ・スイッチＳＷ、ＳＷ’は、いくつかのマルチプレクサ・スイッチ、すなわち少なくとも１つの送信マルチプレクサＴｘＭＵＸおよび受信マルチプレクサＲｘＭＵＸを備え、ここで各マルチプレクサ・スイッチは、この信号プロセッサによって制御される。これにより、この好ましい実施形態のトランシーバ装置は、特別な高速スイッチング速度、すなわち４７７μｓの最新のサイクル・タイムよりも高速に動作することが可能になる。好ましい実施形態のトランシーバ装置は、マルチ・モード・システム中で使用することも可能であり、すなわち好ましい実施形態のトランシーバ装置は、１９００ＭＨｚなどのＧＳＭ帯域において、また典型的な３Ｇモードを用いて並列動作でも動作させることができる。ＥＴＳＩ仕様および３Ｇグループ仕様に従って、このトランシーバ装置を用いてローミングも許容可能である。 As described in more detail with respect to FIGS. 7, 8 and 9, the antenna switches SW, SW ′ comprise several multiplexer switches, ie at least one transmission multiplexer TxMUX and a reception multiplexer RxMUX, where each multiplexer The switch is controlled by this signal processor. This allows the transceiver device of this preferred embodiment to operate faster than a special fast switching speed, ie the latest cycle time of 477 μs. The transceiver device of the preferred embodiment can also be used in a multi-mode system, i.e., the transceiver device of the preferred embodiment operates in parallel in the GSM band, such as 1900 MHz, and using a typical 3G mode. But you can make it work. Roaming is also acceptable with this transceiver device according to ETSI specification and 3G group specification.
図２には、第２の好ましいトランシーバ装置の実施形態１’が、概略図で示されている。この機能原理は、図１に関して説明した実施形態１と多かれ少なかれ同じであるが、図２のこの好ましい実施形態１’は、ＴＤＤモードにおける直接変換システムとして解釈される。周波数変換回路３’において、信号プロセッサＤＤＳのこの被変調信号は、送信経路Ｔｘ’中で無線周波数直接変調器Ｔｘ１’を使用して無線周波数帯域に直接に変調される。この信号は、さらに無線周波数送信チャネルＴｘ２’中で処理され、アンテナ・スイッチＳＷ’へと供給される。さらに、受信経路Ｒｘ’中において、無線周波数受信チャネルＲｘ２’が、アンテナ・スイッチＳＷ’を介して被変調信号を受け取り、この被変調信号を無線周波数直接復調器Ｒｘ１’へと供給し、この復調器は、直接にベース・バンド、すなわちゼロ中間周波数（ゼロＩＦ）へとこの無線周波数信号を復調する。この直接変調器Ｔｘ１’を用いたこの直接変調、およびこの直接復調器Ｒｘ１’を用いた復調は、同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）が提供されるＩＱ（in-phase quadrature同相直交）法を使用することによって実施される。この特定の好ましい実施形態においては、ＰＬＬを介して実装するためには１つの局部発振器Ｏで十分である。この局部発振器Ｏの電力は、分配器Ｄを用いてこの直接変調器Ｔｘ１’または直接復調器Ｒｘ１’に供給される。
In FIG. 2, a second preferred
この特定の好ましい実施形態１’においては、外部アンテナ・スイッチＳＷ’を使用して少なくとも１つのアンテナＡをもつアンテナ端末ＡＴ’を備えるアンテナ・システム２’へと、またはこのアンテナ・システム２’から信号を伝える。このアンテナ・システム、および特にこのアンテナ端末ＡＴ’のアンテナＡは、図１の好ましい実施形態に関して説明した方法と同様な方法で製造することができる。
In this particular
図３は、４つのアンテナＡ１、Ａ２、Ａ３およびＡ４のアンテナ端末ＡＴ、ＡＴ’を備えるアンテナ・システム２、２’の基本的な原理を示している。
FIG. 3 shows the basic principle of an
アンテナＡ１...Ａ４のそれぞれは、一方の側がパッチング・ネットワークを介してその送信経路Ｔｘに接続され、他方の側がパッチング・ネットワークを介してその受信経路Ｒｘに接続される。この各接続は、チャネルと呼ばれる。例えば、このアンテナＡ１は、その送信経路Ｔｘに対するすべての周波数についてこのアンテナＡ１を使用するための低域フィルタとして構築されるＬＣユニットＬ１、Ｃ１を用いてパッチング・ネットワークを介してこの送信チャネルＴｃ１を接続する送信コネクタＣＴ１を有する。さらに、このアンテナＡ１は、この受信チャネルＲｃ１をその受信経路Ｒｘに接続するための受信コネクタＣＲ１を備える。さらに、この接続は、スイッチＺ１を用いて行われる。この送信チャネルＴｃ１がこのアンテナＡ１のために使用される場合、このスイッチＺ１は、オフ（ＯＦＦ）状態になっている。このアンテナＡ１の受信チャネルＲｃ１が使用される場合には、このスイッチＺ１は、オン（ＯＮ）状態になっている。アンテナＡ１は、特に８５０から９００ＭＨｚの周波数帯域における動作に合わせられる。したがって、さらなる構成要素、すなわちこのパッチング・ネットワークＬ１、Ｃ１およびこのスイッチＺ１、ならびに他の構成要素もまた、８５０ＭＨｚから９００ＭＨｚのこの特定の周波数帯域に関して適合させられる。 Each of the antennas A 1 ... A 4 has one side connected to its transmission path Tx via a patching network and the other side connected to its reception path Rx via a patching network. Each connection is called a channel. For example, this antenna A 1 is connected via a patching network with LC units L 1 , C 1 constructed as a low-pass filter for using this antenna A 1 for all frequencies for its transmission path Tx. The transmission connector CT 1 is connected to the transmission channel Tc 1 . The antenna A 1 further includes a reception connector CR 1 for connecting the reception channel Rc 1 to the reception path Rx. Moreover, this connection is performed using the switch Z 1. When this transmission channel Tc 1 is used for this antenna A 1 , this switch Z 1 is in the OFF state. The receiving antenna A 1 if the channel Rc 1 is used, the switch Z 1 is turned on (ON) state. Antenna A 1 is according to the operation in the 900MHz frequency band, especially from 850. Accordingly, further components, ie this patching network L 1 , C 1 and this switch Z 1 , and other components are also adapted for this particular frequency band from 850 MHz to 900 MHz.
基本的には、他のアンテナＡ２、Ａ３およびＡ４は、それぞれ同様にして受信チャネルＲｃ２、Ｒｃ３およびＲｃ４を介して受信経路Ｒｘに、また送信チャネルＴｃ２、Ｔｃ３、Ｔｃ４を介して送信経路Ｔｘに接続される。したがって、各アンテナＡ２、Ａ３およびＡ４は、各送信コネクタＣＴ２、ＣＴ３およびＣＴ４、ならびに受信コネクタＣＲ２、ＣＲ３およびＣＲ４を含んでいる。これらのスイッチＺ２、Ｚ３およびＺ４はまた、それぞれアンテナＡ１に関して説明した方法と類似の方法で基本的に割り付けられる。同じことが、それぞれパッチング・ネットワークＬ２、Ｃ２、パッチング・ネットワークＬ３、Ｃ３、およびパッチング・ネットワークＬ４、Ｃ４についても当てはまる。ただし、その違いは、これらの接続、パッチング・ネットワーク、および各アンテナ・チャネルが、異なる周波数帯域のために適合させられていることである。以上で概説したように、アンテナＡ１、そのコネクタおよびパッチング・ネットワークは、８５０ＭＨｚから９００ＭＨｚの周波数帯域内で正しく動作するようになっている。アンテナＡ２およびそのコネクタ、ならびにパッチング・ネットワークおよび送信チャネル／受信チャネルのその対応するレイアウトは、１８００ＭＨｚから１９００ＭＨｚの周波数帯域内で正しく動作するようになっている。アンテナＡ３およびその対応する構成要素は、２０００ＭＨｚから２１００ＭＨｚの周波数帯域内で正しく動作するようになっている。もちろん、各アンテナはまた、この指定された帯域を超える周波数でも動作することができるが、これらの各アンテナを調整することによってアンテナごとに指定された周波数帯域内で最適な性能が達成される。広帯域の周波数帯域が、アンテナ番号４、すなわちＡ４およびそのコネクタ、パッチング・ネットワークおよび受信チャネル／送信チャネルでは、特に適している。このアンテナＡ４およびその構成要素は、様々な異なる無線周波数入力で動作するようになっており、適切なビーミング・ツールを提供する。
Basically, the other antennas A 2 , A 3 and A 4 are similarly connected to the reception path Rx via the reception channels Rc 2 , Rc 3 and Rc 4 and to the transmission channels Tc 2 , Tc 3 , Tc, respectively. 4 to the transmission path Tx. Thus, each antenna A 2 , A 3 and A 4 includes a respective transmit connector CT 2 , CT 3 and CT 4 and a receive connector CR 2 , CR 3 and CR 4 . These switches Z 2 , Z 3 and Z 4 are also assigned essentially in a manner similar to that described for antenna A 1 respectively. The same is true for patching networks L 2 and C 2 , patching networks L 3 and C 3 , and patching networks L 4 and C 4 , respectively. However, the difference is that these connections, the patching network, and each antenna channel are adapted for different frequency bands. As outlined above, antenna A 1 , its connectors, and the patching network are designed to operate correctly in the 850 MHz to 900 MHz frequency band. Antenna A 2 and its connectors and patching network and its corresponding layout of the transmission channel / receive channel, is adapted to work correctly within a frequency band of 1900MHz from 1800 MHz. Antenna A 3 and corresponding components thereof are adapted to operate correctly within a frequency band of 2100MHz from 2000 MHz. Of course, each antenna can also operate at frequencies above this specified band, but adjusting each of these antennas achieves optimal performance within the frequency band specified for each antenna. Broadband frequency band,
これらのアンテナについて使用する材料に関しては、各アンテナは、図３で基本的に示すようにＳ字ループとして形成される。以上で概説したように、図３の破線で示すようにすべてのアンテナがこのアンテナ端末に収容された銅ワイヤとして構成することができる。その代わりに、好ましい場合には、この４つのアンテナのそれぞれまたはいくつかは、図３の破線で示すように一体化されたアンテナ端末として実装されたＳＭＤ平面アンテナとして構成することもできる。 With respect to the materials used for these antennas, each antenna is formed as an S-shaped loop as shown essentially in FIG. As outlined above, all antennas can be configured as copper wires housed in this antenna terminal, as shown by the dashed lines in FIG. Alternatively, if preferred, each or some of the four antennas can be configured as an SMD planar antenna implemented as an integrated antenna terminal as shown by the dashed lines in FIG.
図４は、主としてＬＣユニットから構成された低域フィルタとして形成される一体化されたパッチング・ネットワークを有する別の実施形態を示している。各ＬＣユニットは、このアンテナＡの接続ポイントＣＰ１、ＣＰ２に接続される。これらの接続ポイントＣＰ１またはＣＰ２のいずれも送信コネクタとして、または受信コネクタとして切り換えることができる。かかる選択は、これらのスイッチＺ１...Ｚ４のうちのいずれかのスイッチング状態に依存する。これらのスイッチＺ１...Ｚ４のそれぞれは、各チャネル、すなわち送信チャネルＴｃｎ、Ｔｃｎ＋１、または受信チャネル、すなわちチャネルＲｃｎまたはＲｃｎ＋１をオフ状態またはオン状態に設定するようになっている。「Ｎ」は、アンテナ端末中の任意のアンテナ数を表すことができる。この特定の実施形態においては、このパッチング・ネットワークは、このアンテナＡおよびパッチ・ネットワークを含む破線で示されるこのＳ字ループ・アンテナＡに一体化される。さらに、この偏波方向は、図４の線Ｐで示され、すなわちこの偏波面は、図４のこの面に垂直に伸び、投影としての線Ｐを含んでいる。 FIG. 4 shows another embodiment with an integrated patching network formed as a low-pass filter composed primarily of LC units. Each LC unit is connected to connection points CP 1 and CP 2 of this antenna A. Either of these connection points CP 1 or CP 2 can be switched as a transmission connector or as a reception connector. Such selection depends on the switching state of any of these switches Z 1 ... Z 4 . Each of these switches Z 1 ... Z 4, each channel, i.e. the transmission channel Tc n, Tc n + 1 or a receiving channel, i.e. so as to set the channel Rc n or Rc n + 1 to the OFF state or ON state Yes. “N” can represent an arbitrary number of antennas in the antenna terminal. In this particular embodiment, the patching network is integrated into the S-loop antenna A, shown as a dashed line containing the antenna A and the patch network. Further, this polarization direction is indicated by the line P in FIG. 4, ie, the plane of polarization extends perpendicular to this plane in FIG. 4 and includes the line P as a projection.
図５は、両方の信号がほぼ同じ方向に放射されるときのアンテナＡ１の信号Ｓ１と、アンテナＡ２の信号Ｓ２の間のお互いの間の時間遅延を示すものである。この時間遅延は、図５に示すように両方のアンテナの間の距離Ｄと、これらの放射面の間の角度θとにほぼ線形に比例する。アンテナＡ１からアンテナＡ２への時間遅延ΔＴは、以下の式で記述することができる。 Figure 5 is a signals S 1 of the antenna A 1 when both signals are radiated in substantially the same direction shows a time delay between each other between the signal S 2 of the antenna A 2. This time delay is approximately linearly proportional to the distance D between both antennas as shown in FIG. 5 and the angle θ between these radiation surfaces. The time delay ΔT from the antenna A 1 to the antenna A 2 can be described by the following equation.
ΔＴ〜（Ｄ／ｃ ｓｉｎθ）、式中ｃは光速である。 ΔT˜ (D / c sin θ), where c is the speed of light.
特に好ましい「インテリジェントな」アンテナ構成は、各端部にマッチング・ユニットを備えた柔軟なストリップ、トライステートの無線周波数機能を備えた直交ハイブリッド、およびオープン・ループ部分（トライステート部分）に基づいたＳ字ループ配線銅アンテナでもよい。固定パラメータを有する移相器（phase shifter）を使用して２つのかかるアンテナＡ１とＡ２から放射された放射線間の時間遅延ΔＴを補償することができる。 A particularly preferred “intelligent” antenna configuration is a flexible strip with a matching unit at each end, a quadrature hybrid with a tri-state radio frequency capability, and an S based on an open loop part (tri-state part). The loop antenna may be a copper antenna. A phase shifter with fixed parameters can be used to compensate for the time delay ΔT between the radiation emitted from two such antennas A 1 and A 2 .
図６には、２つのアンテナＡ１’とＡ２’のみ有するＰＩフィルタ・ネットワークが、低域フィルタとして構築されたパッチング・ユニットと、さらなる信号処理のためのネットワーク接続Ｎとを有するアンテナ端末ＡＴ”の別の例として示されている。この特定の実施例では、このパッチング・ユニットＰＵ’は、異なる周波数およびモードについて並列動作においてすべての一体化されたアンテナを使用するように設計される。したがって、このフィルタは、異なる周波数についてキャパシティ結合ネットワークを用いて特にうまく動作する。この挿入図Ｉ１は、このパッチング・ユニットＰＵ’についての機能シンボルを示している。追加の挿入図Ｉ２には、フィルタ曲線が、様々な周波数について示されている。 FIG. 6 shows an antenna terminal AT in which a PI filter network having only two antennas A 1 ′ and A 2 ′ has a patching unit constructed as a low-pass filter and a network connection N for further signal processing. In this particular embodiment, this patching unit PU ′ is designed to use all integrated antennas in parallel operation for different frequencies and modes. The filter therefore works particularly well with a capacity-coupled network for different frequencies, this inset I 1 shows the functional symbols for this patching unit PU ′, in the additional inset I 2 The filter curves are shown for various frequencies.
図７は、配線図の形式におけるアンテナ・スイッチＳＷまたはＳＷ’の原理を示すものである。アンテナ・スイッチＳＷまたはＳＷ’は、図７の破線で示され、マルチ・スイッチＭＳＷと、送信経路Ｔｘの信号を多重化する送信マルチプレクサＴｘＭＵＸと、受信経路Ｒｘの信号を多重化する受信マルチプレクサＲｘＭＵＸとを備える。これらのマルチプレクサＴｘＭＵＸおよびＲｘＭＵＸは、図７中の矢印および破線で示すようにこのマルチ・スイッチＭＳＷを介してこの信号ジェネレータＤＤＳによって制御することができる。コネクタＴｃ１...Ｔｃ４、Ｒｃ１...Ｒｃ４のそれぞれは、マルチ・スイッチＭＳＷの状態に応じてそれぞれこれらのマルチプレクサＴｘＭＵＸおよびＲｘＭＵＸによってマルチ・スイッチングされ、次にこれらを使用してスイッチＺ１...Ｚ４がスイッチングされる。この状況に応じて、送信多重化４および受信多重化５が、それぞれＴｘＭＵＸマルチプレクサおよびＲｘＭＵＸマルチプレクサによって実現され、これによって（図３を参照して説明しているように）各アンテナＡ１...Ａ４のコネクタ・チャネルが切り換えられる。このようにして、図７の下部に示すこれらの状態のうちの１つの動作が達成される。特に、これらの用途は、約９００ＭＨｚの周波数帯域における送信Ｔｘおよび受信Ｒｘと、約１８００ＭＨｚの周波数帯域における送信および受信と、１９００ＭＨｚの周波数帯域における送信Ｔｘおよび受信Ｒｘと、３Ｇと組み合わされたＴＤ−ＳＤＭＡ動作、ω−ＣＤＭＡ動作、またはω−ＣＤＭＡ／ＡＲＩＢ動作における送信Ｔｘおよび受信Ｒｘとを含んでいる。
FIG. 7 shows the principle of the antenna switch SW or SW ′ in the form of a wiring diagram. The antenna switch SW or SW ′ is indicated by a broken line in FIG. 7, and includes a multi-switch MSW, a transmission multiplexer TxMUX that multiplexes signals on the transmission path Tx, and a reception multiplexer RxMUX that multiplexes signals on the reception path Rx. Is provided. These multiplexers TxMUX and RxMUX can be controlled by this signal generator DDS via this multi-switch MSW as indicated by the arrows and broken lines in FIG. Each of the connectors Tc 1 ... Tc 4 , Rc 1 ... Rc 4 is multi-switched by these multiplexers TxMUX and RxMUX, respectively, depending on the state of the multi-switch MSW, and then they are used to switch Z 1 ... Z 4 are switched. Depending on this situation, transmit
このデジタル信号プロセッサＤＤＳは、特にオフ・スイッチＺ１...Ｚ４を動作させるコンバイナ・スイッチに基づいて、「アドバイザ（advisor）」アルゴリズムを用いてこのマルチ・スイッチＭＳＷを動作させることが好ましい。これらのマルチプレクサＴｘＭＵＸおよびＲｘＭＵＸを動作させる特定の方法は、使用可能なチャネル（Ｔｃ１...Ｔｃ４およびＲｃ１...Ｒｃ４）ごとに平均自乗エラーを最適化するものである。この平均自乗エラーがこのマルチプレクサによって切り換えられる特定のチャネルについて最小化される場合には、スイッチングが最良に実施される。どの使用可能な経路をこのマルチプレクサによってスイッチングすべきかについての決定は、しきい値に関してチャネル中でその受信値を比較することによって行うことができる。この特定の場合においては、しきい値は、ノイズしきい値とすることができる。 The digital signal processor DDS preferably operates this multi-switch MSW using an “advisor” algorithm, particularly based on a combiner switch that operates off switches Z 1 ... Z 4 . A particular way of operating these multiplexers TxMUX and RxMUX is to optimize the mean square error for each available channel (Tc 1 ... Tc 4 and Rc 1 ... Rc 4 ). Switching is best performed if this mean square error is minimized for the particular channel switched by this multiplexer. The decision as to which usable path should be switched by this multiplexer can be made by comparing its received value in the channel with respect to a threshold. In this particular case, the threshold may be a noise threshold.
図８は、実質的には図７に示し説明したスイッチと同じスイッチを示している。このアンテナ・スイッチＳＷ、ＳＷ’は、異なる周波数および可能な組み合わされた用途の４つのチャネルを多重化する送信マルチプレクサＴｘＭＵＸ４と、それぞれ４つの対応するチャネルＴｃ、Ｒｃ１...４を多重化する受信マルチプレクサＲｘＭＵＸ５を備える。これらのマルチプレクサＲｘＭＵＸおよびＴｘＭＵＸは、システム・インターフェースおよびマルチ・スイッチＭＳＷを介してＤＤＳによって制御される。図７に示す構成要素に加えて、マッチング・ユニット６が、図８中のアンテナ・スイッチＳＷ、ＳＷ’では提供されて各アンテナと受信チャネルおよび送信チャネルとについて最適なマッチング・ファクタが可能になる。
FIG. 8 shows substantially the same switch as the switch shown and described in FIG. This antenna switch SW, SW ′ is a transmit multiplexer TxMUX4 that multiplexes four channels of different frequencies and possible combined applications and a receiver that multiplexes four corresponding channels Tc, Rc1. A multiplexer RxMUX5 is provided. These multiplexers RxMUX and TxMUX are controlled by the DDS through the system interface and the multi-switch MSW. In addition to the components shown in FIG. 7, a
図９は、実質的に図７および８にすでに示したような２つのマルチプレクサのマルチ・スイッチ駆動による組合せとして形成されたアンテナ・スイッチを示している。このスイッチング・ネットワークは、Ｔｃ１...Ｔｃ４を介して送信チャネルＴｘを接続し、Ｒｃ１...Ｒｃ４を介して受信チャネルＲｘを接続する追加の実施例として示されている。すでに図８に示したように、そのインターフェースを介してのそのデジタル信号処理ＤＳＰに対するバス接続も示されている。図９の上部の矢印は、例えば図３に示すような、アンテナ端末の４つのＳ字ループ・アンテナＡ１からＡ４の第１の端部１...４Ａへのバス接続、アンテナ端末ＡＴの４つのＳ字ループ・アンテナＡ１からＡ４の別の端部１...４Ｅへのバス接続、およびアンテナ端末ＡＴのスイッチＺ１...Ｚ４へのバス接続を示している。
FIG. 9 shows an antenna switch formed substantially as a combination of two multiplexers with a multi-switch drive as already shown in FIGS. This switching network is shown as an additional example of connecting the transmission channel Tx via Tc 1 ... Tc 4 and the reception channel Rx via Rc 1 ... Rc 4 . As already shown in FIG. 8, the bus connection to the digital signal processing DSP via the interface is also shown. The top arrow in Figure 9, for example, as shown in FIG. 3, bus connections from the four S-shaped loop antenna A 1 of the antenna terminal to the
図９において、マルチ・スイッチＭＳＷおよびマルチプレクサＭＵＸは、それぞれ送信チャネルおよび受信チャネルＴｃ１...Ｔｃ４およびＲｃ１...Ｒｃ４を切り換える一連のスイッチとして表される。それぞれ送信チャネルおよび受信チャネルＴｃｉおよびＲｃｉに関する図９におけるドットは、チャネル／アンテナの数が４に限定されず、状況に応じてどのような適切で推奨可能な数でもよいことを示している。例えば、図６に示すように２つのアンテナを使用することもでき、あるいは３つのアンテナでさえ、または５つのアンテナ、６つのアンテナ、７つのアンテナ、８つのアンテナなどさらに多くのアンテナを使用することもできる。 9, the multi-switch MSW and the multiplexer MUX is represented as a series of switches for switching each transmit and receive channels Tc 1 ... Tc 4 and Rc 1 ... Rc 4. The dots in FIG. 9 for the transmit and receive channels Tc i and Rc i respectively indicate that the number of channels / antennas is not limited to 4 and can be any suitable and recommended number depending on the situation. . For example, two antennas can be used as shown in FIG. 6, or even three antennas, or more antennas such as five antennas, six antennas, seven antennas, eight antennas, etc. You can also.
アンテナ・スイッチは、バトラー・マトリックスなどのビーム形成デバイスを備えることができる。 The antenna switch may comprise a beam shaping device such as a Butler matrix.
図１０は、実質的に４×４の設計によって例示されたＹ×Ｙのバトラー・マトリックスの好ましい実施形態を示すものである。この特定のバトラー・マトリックスは、修正された出力ＯＵＴおよび入力ＩＮを有する。各出力ＯＵＴおよび入力ＩＮは、最適なマッチング・ビーム・アンテナ・ファクタを準備するための周波数調整されたマッチング・フィルタを備える。バトラー・マトリックスＢＭの各マッチング・フィルタＭＦ１、ＭＦ２、ＭＦ３、ＭＦ４は、制御可能なキャパシティを有するＬＣユニットによって形成される。マッチング・ユニットの配線図Ｍｆｉは、図１０の挿入図Ｉ１に示され、このそれぞれのスイッチング・シンボルが、図１０の挿入図Ｉ２に示されている。 FIG. 10 shows a preferred embodiment of a Y × Y Butler matrix, exemplified by a substantially 4 × 4 design. This particular Butler matrix has a modified output OUT and input IN. Each output OUT and input IN comprises a frequency tuned matching filter to provide the optimum matching beam antenna factor. Each matching filter MF 1 , MF 2 , MF 3 , MF 4 of the Butler matrix BM is formed by an LC unit having a controllable capacity. The wiring diagram Mfi of the matching unit is shown in the inset I 1 in FIG. 10, and the respective switching symbols are shown in the inset I 2 in FIG.
図１１は、その間に反射導波路Ｗを形成する２つの反射側壁Ｓ１およびＳ２を有するＳ字ループ・アンテナの典型的な構成を示すものである。図１１の挿入図Ｉ１は、アンテナの長さ「ｌ」が、このアンテナで送信および／または受信すべき波長λの関数であることを示している。また、各反射側壁Ｓ１、Ｓ２とこの導波路Ｗとの間の距離「ａ」は、以下のようにこのアンテナで送信／受信される波長λの関数である。 FIG. 11 shows a typical configuration of an S-shaped loop antenna having two reflective sidewalls S 1 and S 2 forming a reflective waveguide W therebetween. Inset I 1 in FIG. 11 shows that the length “l” of the antenna is a function of the wavelength λ to be transmitted and / or received by this antenna. Also, the distance “a” between each of the reflective sidewalls S 1 and S 2 and the waveguide W is a function of the wavelength λ transmitted / received by this antenna as follows.
ａ＝ｆ（λ，ｃ）；ｌ＝ｆ（λ，ｃ）
したがって、図１１の挿入図Ｉ１に示すように、この距離「ａ」およびこの長さ「ｌ」は、アンテナＡ１からＡ４のそれぞれについて対応して変化させられる。この実施例においては、これらは、「ループ１」および「ループ３」と呼ばれる。したがって、各アンテナは特定の周波数帯域内で正しく動作するようになっている。
a = f (λ, c); l = f (λ, c)
Therefore, as shown in the inset I 1 of FIG. 11, this distance “a” and this length “l” are varied correspondingly for each of the antennas A 1 to A 4 . In this example, these are referred to as “
かかるアンテナ端末によってもたらされるビーム幅およびアパーチャ・サイズを図示することによって、図１２は、例えば図３に示すような４つのＳ字ループ・アンテナを備えるアンテナ端末の放射特性を示している。このアンテナ端末は、４つのクォータ・セクタ（quarter sector）を有する３６０度のビーム特性１０を有し、ここで、各クォータ・セクタが、９０度セクションによって形成され、その中のビームは、端末のＳ字ループ・アンテナの１つによって形成される。これらのセクタは、図中では「Ｓループ１」、「Ｓループ２」、「Ｓループ３」および「Ｓループ４」と呼ばれる。この９０度セクションは、二重破線によって示されている。各９０度セクションは、１つのループの５０度の主要ビームＭＢ１、ＭＢ２、ＭＢ３、ＭＢ４、ならびに主要ビームの各サイドに配置され、並列ビームと呼ぶことができる、２つの２０度のより小さなサイド・ビームＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３、ＳＢ４を含む。
By illustrating the beam width and aperture size provided by such an antenna terminal, FIG. 12 shows the radiation characteristics of an antenna terminal comprising, for example, four S-loop antennas as shown in FIG. This antenna terminal has a 360 degree beam characteristic 10 with four quarter sectors, where each quarter sector is formed by a 90 degree section, in which the beam is Formed by one of the S-loop antennas. These sectors are referred to as “
これら４つのアンテナは、λ／８からλ／１６のスペクトルをカバーするようになっている。 These four antennas are designed to cover the spectrum from λ / 8 to λ / 16.
要約すれば、最新の、また将来の通信システムにおいても使用するようになっており、直接デジタル・シンセサイザ駆動によるフェーズ・ロックド・ループ無線周波数信号ジェネレータを使用して送信機中で被変調信号を生成し、受信機中で局部発振信号を生成するトランシーバが提供される。特に好ましい実施形態においては、４つのスイッチを使用して共通の主要部分が柔軟に動作するようになっている。受信モードにおいては、直接デジタル・シンセサイザ駆動によるフェーズ・ロックド・ループが、局部発振器と同様にして動作するが、変調する信号はなく、したがって、このフェーズ・ロックド・ループは、より良好な位相ノイズを生成するために狭帯域フィルタを有している。好ましい実施形態において、この受信機の復調は、無線周波数信号をベース・バンドに直接に変換するようにゼロ中間周波数で動作する。送信モードにおいては、この直接デジタル・シンセサイザは、変調され、このフェーズ・ロックド・ループは、より良好な無線周波数被変調信号を生成するために有用な帯域幅で動作する。この提案されたトランシーバが直接デジタル・シンセサイザを備えることにより、高速なスイッチ速度が達成できるようになり、このトランシーバを現在の実施形態に比べて低価格で製造し開発できるようになる。これは、特別なアンテナ構造が、かかるマルチ・モードまたは組み合わされたシステムでは必要になることを意味しており、この特別な構造によって、ＣＤＭＡ−ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡおよびＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ（２．５Ｇ）のためのビームの特定の設計が可能になり、またＧＳＭ／ＰＣＭ／ＤＣＳについてのユーザのための伝播セキュリティを伴う、組み合わされた８５０ＭＨｚから９００ＭＨｚのアンテナの特定の設計が可能になり得る。このトランシーバは、移動電話で使用するために特に適合させられている。特に、この提案されたトランシーバは、そのアンテナ端末のアンテナを切り換えるためのマルチ・スイッチおよび接続経路を有する有利なアンテナ設計の形で形成される。特に、好ましいバトラー・マトリックスが、マッチング・ユニットとしての修正された入出力形式をもつアンテナ・スイッチの形で提供される。このアンテナ端末のアンテナは、異なる周波数またはモードの使用に関してマッチングさせることもできる。この提案されたトランシーバ・アンテナ端末のビーム形成は特に、有利なセル検出オプションが可能になるようになっている。このトランシーバは、３Ｇ／ＧＳＭネットワーク、ＰＣＳネットワーク、ＰＣＮネットワーク中で特に使用して異なるＲｘ経路とＴｘ経路とを組み合わせることができ、あるいは移動電話中で使用することもできる。しかし、この基本原理を基地局中、および他の適切な通信システム・デバイス中で使用することもできる。異なるネットワークまたはシステム中における並列なマルチ動作も、また必要に応じてオプションとしての並列な送信および受信も特に有効である。 In summary, it is also used in modern and future communication systems to generate modulated signals in the transmitter using a direct digital synthesizer driven phase locked loop radio frequency signal generator. A transceiver is provided that generates a local oscillation signal in the receiver. In a particularly preferred embodiment, four common switches are used to flexibly operate the common main part. In receive mode, a direct digital synthesizer-driven phase locked loop operates in the same way as a local oscillator, but there is no signal to modulate, so this phase locked loop has better phase noise. It has a narrowband filter to produce. In a preferred embodiment, the receiver demodulation operates at zero intermediate frequency to convert the radio frequency signal directly to baseband. In the transmit mode, the direct digital synthesizer is modulated and the phase locked loop operates with a useful bandwidth to produce a better radio frequency modulated signal. The proposed transceiver includes a direct digital synthesizer, which allows a high switch speed to be achieved, and allows the transceiver to be manufactured and developed at a lower cost than current embodiments. This means that a special antenna structure is required in such a multi-mode or combined system, which allows for CDMA-FDMA / TDMA and FDMA / TDMA (2.5G). Specific design of the beam for the GSM / PCM / DCS may be possible, and a specific design of the combined 850 MHz to 900 MHz antenna with propagation security for the user for GSM / PCM / DCS may be possible. This transceiver is particularly adapted for use in mobile phones. In particular, the proposed transceiver is formed in the form of an advantageous antenna design with multiple switches and connection paths for switching the antenna of the antenna terminal. In particular, a preferred Butler matrix is provided in the form of an antenna switch with a modified input / output format as a matching unit. The antenna terminal antenna can also be matched for the use of different frequencies or modes. This proposed transceiver antenna terminal beamforming is particularly capable of advantageous cell detection options. This transceiver can be used specifically in 3G / GSM networks, PCS networks, PCN networks to combine different Rx and Tx paths, or can be used in mobile phones. However, this basic principle can also be used in base stations and other suitable communication system devices. Parallel multi-operations in different networks or systems are also particularly useful, with optional parallel transmission and reception as required.
Claims (28)
周波数変換回路と、
アンテナ・スイッチと、
複数のアンテナのうち少なくとも１つを用いるアンテナ端末と
を備える、多周波通信システム中で使用するためのトランシーバ装置であって、
前記周波数変換回路は、各経路が前記信号プロセッサと前記アンテナ・スイッチとを通信可能に接続する送信経路および受信経路を有し、
前記アンテナ・スイッチが、マルチ・スイッチと、前記マルチ・スイッチを介して前記信号プロセッサによって制御可能な送信マルチプレクサおよび受信マルチプレクサとを備え、
前記複数のアンテナは複数の周波数範囲で動作し、各アンテナは単一の周波数範囲で動作し、
各アンテナは、前記送信経路を前記複数のアンテナに接続する送信コネクタと、前記受信経路を前記複数のアンテナに接続する受信コネクタとを有し、
前記信号プロセッサによって制御可能な前記アンテナ・スイッチが、前記複数のアンテナの送信モードと受信モードを組み合わせることによって前記アンテナ端末の多周波動作を可能にし、
前記受信コネクタへの接続を切り替えるスイッチが設けられ、前記アンテナの送信チャネルが用いられる場合は前記スイッチはオフ位置に設定され、前記アンテナの受信チャネルが用いられる場合は前記スイッチはオン位置に設定されることを特徴とするトランシーバ装置。A signal processor;
A frequency conversion circuit;
An antenna switch,
A transceiver device for use in a multi-frequency communication system comprising: an antenna terminal using at least one of a plurality of antennas;
The frequency conversion circuit has a transmission path and a reception path in which each path communicatively connects the signal processor and the antenna switch,
The antenna switch comprises a multi switch and a transmit multiplexer and a receive multiplexer controllable by the signal processor via the multi switch;
The plurality of antennas operate in a plurality of frequency ranges, each antenna operates in a single frequency range;
Each antenna has a transmission connector that connects the transmission path to the plurality of antennas, and a reception connector that connects the reception path to the plurality of antennas,
The antenna switch controllable by the signal processor enables multi-frequency operation of the antenna terminal by combining transmission and reception modes of the plurality of antennas ;
A switch for switching the connection to the reception connector is provided, and when the transmission channel of the antenna is used, the switch is set to an off position, and when the reception channel of the antenna is used, the switch is set to an on position. transceiver and wherein the that.
周波数変換回路中で信号を周波数変換するステップと、
アンテナ・スイッチによってアンテナ端末を動作させるステップと、
前記アンテナ端末の複数のアンテナのうち少なくとも１つを用いて信号を送受信するステップと
を含む、多周波通信システムにおいて多周波信号を送受信する方法であって、
前記複数のアンテナは複数の周波数範囲で動作し、各アンテナは単一の周波数範囲で動作し、
前記周波数変換回路中における信号の周波数変換は、送信経路および受信経路の上で確立され、
各経路は、信号プロセッサとアンテナスイッチとの間で信号を通信し、
マルチ・スイッチを備える前記アンテナ・スイッチと、各マルチプレクサが前記マルチ・スイッチを介して前記信号プロセッサによって制御される送信マルチプレクサおよび受信マルチプレクサとを備える前記アンテナ・スイッチを用いて、
多周波アンテナ端末動作が、前記信号プロセッサによって制御される前記複数のアンテナの送信モードと前記複数のアンテナの受信モードとを組み合わせることによって確立され、
前記送信マルチプレクサと前記複数のアンテナの送信コネクタとを介して前記送信経路と前記複数のアンテナとの間で、また前記受信マルチプレクサと前記複数のアンテナの受信コネクタとを介して前記受信経路と前記複数のアンテナとの間で信号を伝え、
前記受信コネクタへの接続を切り替えるスイッチが設けられ、前記アンテナの送信チャネルが用いられる場合は前記スイッチはオフ位置に設定され、前記アンテナの受信チャネルが用いられる場合は前記スイッチはオン位置に設定されることを特徴とする方法。Processing a signal in a signal processor;
Converting the frequency of the signal in the frequency conversion circuit;
Operating an antenna terminal with an antenna switch;
Transmitting and receiving a signal using at least one of a plurality of antennas of the antenna terminal, and transmitting and receiving a multi-frequency signal in a multi-frequency communication system,
The plurality of antennas operate in a plurality of frequency ranges, each antenna operates in a single frequency range;
The frequency conversion of the signal in the frequency conversion circuit is established on the transmission path and the reception path,
Each path communicates signals between the signal processor and the antenna switch,
Using the antenna switch comprising a multi-switch and a transmit multiplexer and a receive multiplexer, each multiplexer being controlled by the signal processor via the multi-switch,
Multi-frequency antenna terminal operation is established by combining the transmission modes of the plurality of antennas and the reception modes of the plurality of antennas controlled by the signal processor,
The transmission path and the plurality of antennas through the transmission multiplexer and the plurality of antenna transmission connectors, and the reception path and the plurality of antennas through the reception multiplexer and the plurality of antenna reception connectors. convey signals to and from the antenna,
A switch for switching the connection to the reception connector is provided, and when the transmission channel of the antenna is used, the switch is set to an off position, and when the reception channel of the antenna is used, the switch is set to an on position. wherein the that.
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